Fonctions du système respiratoire, pièces, fonctionnement

Le système respiratoire ou l'appareil respiratoire comprend une série d'organes spécialisés pour assurer l'échange de gaz, ce qui implique l'absorption d'oxygène et l'élimination du dioxyde de carbone.

Il existe une série d'étapes permettant l'arrivée d'oxygène dans la cellule et l'élimination du dioxyde de carbone, y compris l'échange d'air entre l'atmosphère et les poumons (ventilation), suivi de la diffusion et de l'échange de gaz à la surface pulmonaire. , transport d'oxygène et échange de gaz au niveau cellulaire.

C'est un système varié dans le règne animal, composé de diverses structures en fonction de la lignée d'étude. Par exemple, les poissons ont des structures fonctionnelles dans un environnement aquatique comme les branchies, les mammifères ont des poumons et la plupart des trachées invertébrées.

Les animaux unicellulaires, tels que les protozoaires, ne nécessitent pas de structures spéciales pour la respiration et les échanges gazeux se font par simple diffusion.

Chez l'homme, le système se compose des narines, du pharynx, du larynx, de la trachée et des poumons. Ces derniers sont ramifiés successivement dans les bronches, les bronchioles et les alvéoles. L'échange passif de molécules d'oxygène et de dioxyde de carbone se produit dans les alvéoles.

Index

• 1 Définition de la respiration
• 2 fonctions
• 3 organes respiratoires dans le règne animal
  • 3.1 Trachée
  • 3,2 branchies
  • 3.3 Poumons
• 4 parties du système respiratoire chez l'homme
  • 4.1 Partie haute ou voies respiratoires supérieures
  • 4.2 Partie basse ou voies respiratoires inférieures
  • 4.3 Tissu pulmonaire
  • 4.4 Inconvénients des poumons
  • 4.5 boîte thoracique
• 5 Comment ça marche?
  • 5.1 Ventilation
  • 5.2 Échange de gaz
  • 5.3 Transport des gaz
  • 5.4 Autres pigments respiratoires
• 6 maladies courantes
  • 6.1 Asthme
  • 6.2 oedème pulmonaire
  • 6.3 Pneumonie
  • 6.4 Bronchite
• 7 références

Définition de la respiration

Le terme "respiration" peut être défini de deux manières. Dans le langage courant, lorsque nous utilisons le mot respirer, nous décrivons l'action consistant à prendre de l'oxygène et à éliminer le dioxyde de carbone dans l'environnement extérieur.

Cependant, le concept de respiration englobe un processus plus large que la simple entrée et sortie de l'air dans la cage thoracique. Tous les mécanismes impliqués dans l'utilisation de l'oxygène, le transport dans le sang et la production de dioxyde de carbone se produisent au niveau cellulaire.

Une deuxième façon de définir le mot respiration se situe au niveau cellulaire et ce processus s'appelle la respiration cellulaire, où la réaction de l'oxygène se produit avec des molécules inorganiques qui produisent de l'ATP (adénosine triphosphate), de l'eau et du dioxyde de carbone.

Par conséquent, le terme "ventilation" est un moyen plus précis de se référer au processus de prélèvement et d'expulsion de l'air au moyen de mouvements thoraciques.

Fonctions

La fonction principale du système respiratoire est d'orchestrer les processus de prise d'oxygène de l'extérieur par des mécanismes de ventilation et de respiration cellulaire. L'un des déchets du processus est le dioxyde de carbone qui atteint la circulation sanguine, passe dans les poumons et est évacué de l'organisme dans l'atmosphère.

Le système respiratoire est responsable de toutes ces fonctions. Il est spécifiquement responsable de la filtration et de l'humidification de l'air qui pénètre dans le corps, ainsi que du filtrage des molécules indésirables.

Réglez également le pH des fluides corporels - indirectement - en contrôlant la concentration de CO₂, soit le conserver ou l’éliminer. D'autre part, il participe à la régulation de la température, à la sécrétion d'hormones dans les poumons et assiste le système olfactif dans la détection des odeurs.

En outre, chaque élément du système est responsable d’une fonction spécifique: les narines chauffent l’air et protègent les microbes, le pharynx, le larynx et la trachée qui assurent la circulation de l’air.

En outre, le pharynx intervient dans le passage des aliments et du larynx dans le processus de phonation. Enfin, le processus d'échange gazeux se produit dans les alvéoles.

Organes respiratoires dans le règne animal

Chez les petits animaux, moins de 1 mm, les échanges gazeux peuvent se faire à travers la peau. En fait, certaines lignées animales, telles que les protozoaires, les éponges, les cnidaires et certains vers effectuent le processus d'échange de gaz au moyen d'une simple diffusion.

Chez les animaux plus gros, tels que les poissons et les amphibiens, la respiration cutanée est également présente afin de compléter la respiration effectuée par les branchies ou les poumons.

Par exemple, les grenouilles peuvent effectuer l'intégralité du processus d'échange de gaz à travers la peau lors des phases d'hibernation, car elles sont totalement immergées dans les bassins. Dans le cas des salamandres, il existe des spécimens qui manquent complètement de poumons et respirent à travers la peau.

Cependant, avec l'augmentation de la complexité des animaux, la présence d'organes spécialisés pour l'échange de gaz et pour répondre aux besoins énergétiques élevés des animaux multicellulaires est nécessaire.

Ensuite, l'anatomie des organes qui assurent l'échange de gaz dans différents groupes d'animaux sera décrite en détail:

Des traces

Les insectes et certains arthropodes ont un système respiratoire très efficace et direct. Il s'agit d'un système de tubes, appelés trachées, qui s'étendent dans tout le corps de l'animal.

La trachée se ramifie en tubes plus étroits (environ 1 µm de diamètre) appelés tranchaelas. Ils sont occupés par des fluides et se terminent en association directe avec les membranes des cellules.

L'air pénètre dans le système par une série d'ouvertures qui se comportent comme une valve, appelée spiracles. Celles-ci ont la capacité de se fermer en réponse à la perte d'eau pour éviter la dessiccation. De même, il a des filtres pour empêcher l'entrée de substances indésirables.

Certains insectes, tels que les abeilles, peuvent effectuer des mouvements corporels visant à ventiler le système trachéal.

Des branchies

Les branchies, également appelées branchies, permettent une respiration efficace dans les milieux aquatiques. Dans les échinodermes, ils consistent en une extension de la surface de leur corps, tandis que chez les vers marins et les amphibiens, ils sont des panaches ou des touffes.

Les plus efficaces se trouvent dans le poisson et consistent en un système de branchies internes. Ce sont des structures filamenteuses et un apport sanguin adéquat à contre-courant. Avec ce système "à contre-courant", vous pouvez assurer l'extraction maximale de l'oxygène de l'eau.

La ventilation des branchies est associée aux mouvements de l'animal et à l'ouverture de la bouche. Dans les environnements terrestres, les branchies perdent le support flottant de l'eau, elles s'assèchent et les filaments se rejoignent, entraînant l'effondrement de tout le système.

Pour cette raison, les poissons s’étouffent quand ils sont hors de l’eau, même s’ils sont entourés de grandes quantités d’oxygène.

Les poumons

Les poumons des vertébrés sont des cavités internes pourvues de vaisseaux abondants dont la fonction est de médier les échanges gazeux avec le sang. Certains invertébrés parlent de "poumons", bien que ces structures ne soient pas homologues et beaucoup moins efficaces.

Chez les amphibiens, les poumons sont très simples, semblables à un sac qui se subdivise chez certaines grenouilles. La zone disponible pour l'échange augmente dans les poumons des reptiles non-aviaires, qui sont subdivisés en de nombreux sacs interconnectés.

Dans la lignée des oiseaux, l'efficacité des poumons augmente grâce à la présence de sacs aériens, qui servent d'espace de réserve d'air dans le processus de ventilation.

Les poumons atteignent leur complexité maximale chez les mammifères (voir section suivante). Les poumons sont riches en tissu conjonctif et sont entourés d'une mince couche d'épithélium appelée plèvre viscérale, qui continue dans la plèvre viscérale, alignée sur les parois de la poitrine.

Les amphibiens utilisent une pression positive pour que l'air pénètre dans les poumons, tandis que les reptiles, les oiseaux et les mammifères non aviaires utilisent une pression négative, où l'air pénètre dans les poumons par l'expansion de la cage thoracique.

Parties (organes) du système respiratoire chez l'homme

Chez l'homme et dans le reste des mammifères, le système respiratoire est constitué par la partie haute, composée de la bouche, de la cavité nasale, du pharynx et du larynx; la partie inférieure constituée par la trachée et les bronches et la partie du tissu pulmonaire.

Partie haute ou les voies respiratoires supérieures

Les narines sont les structures par lesquelles l'air pénètre, suivies d'une chambre nasale recouverte d'un épithélium qui sécrète des substances muqueuses. Les narines internes se connectent au pharynx (ce que nous appelons communément la gorge), où se croisent deux voies: la voie digestive et la voie respiratoire.

L'air pénètre par l'ouverture de la glotte, tandis que la nourriture continue à descendre dans l'œsophage.

L'épiglotte est situé au-dessus des cordes vocales, de manière à empêcher l'entrée de la nourriture dans les voies respiratoires, en établissant une limite entre l'oropharynx - partie située derrière la bouche - et hypopharynx - extrémité inférieure -. La glotte s'ouvre dans le larynx («boîte vocale») et cède la place à la trachée.

Partie basse ou voies respiratoires inférieures

La trachée est un conduit en forme de tube, d'un diamètre de 15 à 20 mm et d'une longueur de 11 centimètres. Sa paroi est renforcée avec un tissu cartilagineux, afin d'éviter l'effondrement de la structure, parce qu'elle est une structure semi-flexible.

Cartilage est situé dans une forme de croissant de 15 à 20 cycles, à savoir entoure pas complètement la trachée.

La tranchée se divise en deux bronches, une pour chaque poumon.La droite est plus verticale que la gauche, en plus d'être plus courte et plus volumineuse. Après cette première division, des subdivisions successives suivent dans le parenchyme pulmonaire.

La structure des bronches ressemble à la trachée en raison de la présence de cartilage, de muscles et de muqueuses, bien que les plaques cartilagineuses diminuent jusqu'à disparaître, lorsque les bronches atteignent un diamètre de 1 mm.

En leur sein, chaque bronche se divise en petits tubes appelés bronchioles, qui conduisent au canal alvéolaire. Les alvéoles ont une très fine couche de cellules qui facilite l'échange de gaz avec le système capillaire.

Tissu pulmonaire

Macroscopiquement, les poumons sont divisés en lobes par des fissures. Le poumon droit est constitué de trois lobes et le poumon gauche n'en a que deux. Cependant, l'unité fonctionnelle de l'échange de gaz n'est pas les poumons, mais l'unité alvéolocapillaire.

Les alvéoles sont de petits sacs en forme de grappes de raisins situées à l'extrémité des bronchioles et correspondent à la plus petite subdivision des voies respiratoires. Ils sont couverts par deux types de cellules, I et II.

Les cellules de type I se caractérisent par leur minceur et la diffusion des gaz. Celles du type II sont plus que petites que le groupe précédent, moins fines et sa fonction est de sécréter une substance du type tensioactif qui facilite l'expansion de l'alvéole dans la ventilation.

Les cellules de l'épithélium sont entrecoupées de fibres de tissu conjonctif, de sorte que le poumon est élastique. De même, il existe un vaste réseau de capillaires pulmonaires où l’échange de gaz a lieu.

Les poumons sont entourés d'une paroi avec un tissu mésothélial appelé plèvre. Ce tissu est généralement appelé espace virtuel, car il ne contient pas d'air à l'intérieur et ne contient qu'un liquide en quantités infimes.

Inconvénients des poumons

Un inconvénient des poumons est que l'échange de gaz ne se produit que dans les alvéoles et les canaux alvéolaires. Le volume d'air qui atteint les poumons, mais qui est situé dans une zone où l'échange de gaz ne se produit pas, est appelé espace mort.

Par conséquent, le processus de ventilation chez l'homme est très inefficace. Une ventilation normale ne réussit qu'à remplacer un sixième de l'air trouvé dans les poumons. Dans un événement de respiration forcée, 20 à 30% de l'air est piégé.

Boîte thoracique

La cage thoracique abrite les poumons et se compose d'un ensemble de muscles et d'os. Le composant osseux est formé par les épines cervicales et dorsales, la cage thoracique et le sternum. Le diaphragme est le muscle respiratoire le plus important à l’arrière de la maison.

Il y a des muscles supplémentaires insérés dans les côtes, appelés intercostaux. D'autres participent à des mécanismes respiratoires tels que le sternocléidomastoïdien et les scalènes, qui proviennent de la tête et du cou. Ces éléments sont insérés dans le sternum et dans les premières côtes.

Comment ça marche?

L'absorption d'oxygène est vitale pour les processus de respiration cellulaire, où la prise de cette molécule se produit pour la production d'ATP à partir des nutriments obtenus dans le processus d'alimentation par des processus métaboliques.

En d'autres termes, l'oxygène sert à oxyder (brûler) les molécules et à produire ainsi de l'énergie. Un des résidus de ce processus est le dioxyde de carbone, qui doit être expulsé du corps. La respiration implique les événements suivants:

Ventilation

Le processus commence par l'absorption d'oxygène dans l'atmosphère par le processus d'inspiration. L'air pénètre dans le système respiratoire par les narines et traverse l'ensemble des tubes décrits jusqu'à ce qu'il atteigne les poumons.

La prise d'air - la respiration - est un processus normalement involontaire mais peut être automatique ou volontaire.

Dans le cerveau, les neurones de la moelle osseuse sont responsables de la régulation normale de la respiration. Cependant, le corps est capable de réguler la respiration en fonction des besoins en oxygène.

Une personne moyenne au repos respire en moyenne six litres d'air chaque minute et ce chiffre peut augmenter jusqu'à 75 litres pendant les périodes d'exercice intense.

Échange de gaz

L'oxygène dans l'atmosphère est un mélange de gaz composé de 71% d'azote, de 20,9% d'oxygène et d'une petite fraction d'autres gaz, tels que le dioxyde de carbone.

Lorsque l'air pénètre dans les voies respiratoires, la composition change immédiatement. Le processus d'inspiration sature l'air avec de l'eau et lorsque l'air atteint les alvéoles, il se mélange à l'air résiduel des inspirations précédentes. À ce stade, la pression partielle de l'oxygène diminue et celle du dioxyde de carbone augmente.

Dans les tissus respiratoires, les gaz se déplacent le long des gradients de concentration. Comme les pressions partielles de l'oxygène sont plus importantes dans les alvéoles (100 mm Hg) que dans le sang des capillaires pulmonaires (40 mm Hg), l'oxygène passe par les processus de diffusion dans les capillaires.

De même, la concentration de dioxyde de carbone est plus élevée dans les capillaires pulmonaires (46 mm Hg) dans les alvéoles (40 mm Hg), de sorte que le dioxyde de carbone diffuse dans la direction opposée, à partir des capillaires sanguins dans les alvéoles les poumons

Transport de gaz

Dans l'eau, la solubilité de l'oxygène est si faible qu'il doit y avoir un moyen de transport pour répondre aux besoins métaboliques. Dans certains invertébrés de petite taille la quantité d'oxygène dissous dans le liquide est suffisante pour répondre aux besoins de l'individu.

Cependant, chez l'homme oxygène transporté seulement suffit donc de répondre aux besoins de 1%.

Par conséquent, l'oxygène - et une quantité importante de dioxyde de carbone - est transporté par des pigments sanguins. Chez tous les vertébrés, ces pigments sont confinés dans les globules rouges.

Dans le règne animal, le pigment le plus commun est l'hémoglobine, une molécule de nature protéique qui contient du fer dans sa structure. Chaque molécule est constituée de 5% de l'hème, responsable de la couleur rouge du sang et réversible de liaison à l'oxygène, et 95% de globine.

La quantité d'oxygène qui peut se lier à l'hémoglobine dépend de nombreux facteurs, y compris la concentration d'oxygène: lorsque est élevée, comme dans les capillaires, l'hémoglobine se lie à l'oxygène; Lorsque la concentration est faible, la protéine libère de l'oxygène.

Autres pigments respiratoires

Bien que l'hémoglobine est présente pigment respiratoire chez tous les vertébrés et certains invertébrés en est pas le seul.

Dans certains crustacés décapodes, les crustacés et les mollusques céphalopodes il y a un pigment colorant bleu appelé hémocyanine. Au lieu de fer, cette molécule a deux atomes de cuivre.

Quatre familles de polychètes il pigment chlorocruorine, une protéine ayant fer dans sa structure et est verte. Il est semblable à l'hémoglobine en termes de structure et de fonctionnement, même si elle ne se limite pas à une quelconque structure cellulaire et est libre dans le plasma.

Enfin, il y a un pigment ayant une capacité beaucoup plus faible que celle de l'hémoglobine appelée oxygène hémérythrine. Il est rouge et est présent dans plusieurs groupes d'invertébrés marins.

Maladies communes

L'asthme

C'est une pathologie qui affecte les voies respiratoires et provoque son gonflement. Dans une crise d'asthme, les muscles entourant les voies respiratoires sont enflammées et la quantité d'air qui peut entrer dans le système diminue considérablement.

L'attaque peut être déclenchée par un certain nombre de substances appelées allergènes, y compris la fourrure des animaux, les acariens, temps froid, les produits chimiques dans les aliments, les moisissures, le pollen, entre autres.

Œdème pulmonaire

L'œdème pulmonaire est l'accumulation de liquide dans les poumons, ce qui rend la capacité respiratoire de l'individu. En général, les causes sont associés à l'insuffisance cardiaque congestive où le cœur ne pompe pas assez de sang.

La pression accrue dans les vaisseaux sanguins pousse le fluide dans les espaces d'air dans les poumons, ce qui réduit le mouvement normal de l'oxygène dans les poumons.

D'autres causes d'œdème pulmonaire sont une insuffisance rénale, la présence d'artères rétrécies qui irriguent les reins, la myocardite, l'arythmie, l'activité physique dans la localité trop élevée, l'utilisation de certains médicaments, entre autres.

Les symptômes les plus courants sont la difficulté à respirer, essoufflement, cracher du sang et de la mousse ou une augmentation du rythme cardiaque.

Pneumonie

Pneumonies sont des infections des poumons et peut être causée par une variété de micro-organismes, y compris des bactéries telles que Streptococcus pneumoniae, Staphylococcus aureus, Haemophilus influenzae, Mycoplasma pneumoniae et Chlamydias pneumoniae, virus ou champignons comme Pneumocystis jiroveci.

Il apparaît comme une inflammation des espaces alvéolaires. Il est une maladie très contagieuse, car les agents pathogènes peuvent se propager dans l'air et se répandent rapidement à travers les éternuements et la toux.

Les personnes les plus exposées à cette pathologie sont les personnes de plus de 65 ans et celles qui ont des problèmes de santé. Les symptômes comprennent la fièvre, des frissons, toux avec flegme, difficulté à respirer, essoufflement et douleur thoracique.

La plupart des cas ne nécessitent pas d'hospitalisation et la maladie peuvent être traités avec des antibiotiques (en cas de pneumonie bactérienne) administrés par voie orale, le repos et l'apport hydrique.

Bronchite

Bronchite est présent sous forme d'un processus inflammatoire des conduits qui transportent l'oxygène dans les poumons, causée par une infection ou d'autres raisons. Cette maladie est classée comme aiguë et chronique.

Parmi les symptômes figurent un malaise général, une toux avec mucus, une difficulté à respirer et une pression dans la poitrine.

Pour traiter la bronchite, il est recommandé de prendre de l'aspirine ou de l'acétaminophène pour réduire la fièvre, prendre des quantités importantes de liquide et se reposer. Si elle est causée par un agent bactérien, des antibiotiques sont pris.

Références

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